高光譜成像是一種高精度、無損、非接觸式、實時的表面和涂層檢測方法。涂層和表面層中的缺陷、雜質或不一致可能會降低產品的可靠性和性能，或造成安全隱患。與傳統(tǒng)的基于點的測量技術不同，高光譜成像可以覆蓋整個樣品，確保徹底分析表面的每個部分是否存在缺陷、一致性和均勻性。

高光譜成像可以檢測不同類型的涂層，識別不一致性，測量層厚度，并確保在表面均勻應用。例如功能涂層、保護涂層、屏障圖層、防指紋涂層、氣相沉積涂層等。

高光譜成像（Hyperspectral Imaging, HSI）在顏色和表面表征領域的應用，為材料科學、工業(yè)檢測、農業(yè)、醫(yī)學和文化遺產保護等領域提供了非接觸、高分辨率的解決方案。本文從技術原理、應用案例及優(yōu)勢挑戰(zhàn)等方面展開，探討高光譜成像在顏色和表面表征中的潛力與實踐。

高光譜成像在顏色和表面表征的應用

薄膜厚度測量

傳統(tǒng)薄膜厚度測量采用的是點光譜，但會產生不完整的鋸齒狀檢測圖案，而采用高光譜成像，則可以檢查整個薄膜或涂層，生成一張薄膜光譜數據，這個數據不僅包含厚度數據，而且還能檢測分析涂料成分、產品顏色一致性、水分殘留、涂層缺陷等。

電子元器件上保護性和功能性涂層檢查

高光譜成像可實現精確檢查敏感電子元件上保護涂層的厚度和均勻性，檢測可能影響可靠性或功能的變化，確保質量始終如一，并提高產品性能。

燃料電池金屬雙極板涂層厚度及均勻性

金屬雙極板上均勻的碳膜涂層可提高燃料電池效率。高光譜成像可實現精確的層厚度測量和實時質量控制，幫助制造商確保涂層均勻，減少差異，并優(yōu)化燃料電池性能。

太陽能電池的顏色和層厚度測量

高光譜成像可以測量鈣鈦礦太陽能電池的層厚度、高精度顏色檢查，有助于驗證涂層的一致性、美觀性和材料完整性并優(yōu)化其效率。

電池電極涂層檢查

高光譜成像可用于檢查電池電極涂層材料純度和成分，識別和化學分類，探測化學反應或者降解，以及涂層、批次均勻性。電池組件通常經過涂層處理以提高其耐用性。保持電極涂層的同質性和均勻性對于優(yōu)化效率和壽命至關重要。高光譜成像有助于評估涂層的均勻性，確保其符合要求的規(guī)格。

晶圓檢測

在半導體行業(yè)中，高光譜成像能夠在不損壞晶圓的情況下精確分析晶圓表面均勻性、層厚度和缺陷檢測，評估薄膜沉積、污染和微結構變化。

金屬工業(yè)的表面檢測

高光譜成像可用于檢測熱鋼上的雜質，金屬上的油膜、水膜、蠟膜、漆膜，磷酸鹽轉換涂層，食品包裝的 PE（聚乙烯）薄膜涂層的厚度測量以及污染檢測。高光譜成像可以精確檢查涂層，確保材料的完整性和性能。

高光譜成像的核心優(yōu)勢

實現快速、非接觸、無損檢測檢測

多維度信息融合

精準定量定性分析

高光譜成像通為顏色和表面表征提供了革命性的工具。盡管面臨數據處理和成本挑戰(zhàn)，但隨著技術進步與跨學科合作，其在質量控制、科學研究和可持續(xù)發(fā)展中的應用前景廣闊。未來，高光譜成像將進一步推動自動化、智能化檢測系統(tǒng)的革新，成為多領域不可或缺的分析手段。

審核編輯 黃宇